4가지 일반적인 변조기 개요
본 논문에서는 광섬유 레이저 시스템에서 가장 일반적으로 사용되는 네 가지 변조 방식(나노초 또는 서브나노초 시간 영역에서 레이저 진폭을 변경하는 방식)을 소개합니다. 여기에는 AOM(음향 광학 변조), EOM(전기 광학 변조), SOM/SOA(반도체 광 증폭, 반도체 변조라고도 함) 및직접 레이저 변조. 그중 AOM,이옴,SOM은 외부 변조, 즉 간접 변조에 속합니다.
1. 음향광학 변조기(AOM)
음향광학 변조는 음향광학 효과를 이용하여 정보를 광 캐리어에 실어 놓는 물리적 과정입니다. 변조 시, 전기 신호(진폭 변조)가 먼저 전기음향 변환기에 인가되고, 이 변환기는 전기 신호를 초음파로 변환합니다. 빛이 음향광학 매질을 통과하면, 광 캐리어는 변조되어 음향광학 작용으로 인해 정보를 전달하는 강도 변조파가 됩니다.
2. 전기광학 변조기(이오엠)
전기광학 변조기는 리튬 니오베이트 결정(LiNbO3), GaAs 결정(GaAs), 리튬 탄탈레이트 결정(LiTaO3)과 같은 특정 전기광학 결정의 전기광학 효과를 이용하는 변조기입니다. 전기광학 효과는 전기광학 결정에 전압을 인가하면 전기광학 결정의 굴절률이 변하여 결정의 광파 특성이 변화하고, 광 신호의 위상, 진폭, 세기 및 편광 상태가 변조되는 것을 의미합니다.
그림: EOM 드라이버 회로의 일반적인 구성
3. 반도체 광 변조기/반도체 광 증폭기(SOM/SOA)
반도체 광 증폭기(SOA)는 일반적으로 광 신호 증폭에 사용되며 칩, 낮은 전력 소모, 모든 대역 지원 등의 장점이 있으며 EDFA와 같은 기존 광 증폭기에 대한 미래의 대안입니다.에르븀 도핑 광섬유 증폭기). 반도체 광 변조기(SOM)는 반도체 광 증폭기와 동일한 소자이지만, 사용 방식이 기존 SOA 증폭기와 약간 다르며, 광 변조기로 사용할 때 중점적으로 다루는 지표도 증폭기로 사용할 때와 약간 다릅니다. 광 신호 증폭에 사용되는 경우, SOA가 선형 영역에서 작동하도록 일반적으로 안정적인 구동 전류가 SOA에 제공됩니다. 광 펄스 변조에 사용되는 경우, SOA에 연속적인 광 신호를 입력하고 전기 펄스를 사용하여 SOA 구동 전류를 제어한 다음 증폭/감쇠로서 SOA 출력 상태를 제어합니다. SOA 증폭 및 감쇠 특성을 활용하여 이 변조 모드는 광섬유 센싱, LiDAR, OCT 의료 영상 및 기타 분야와 같은 일부 새로운 응용 분야에 점차 적용되고 있습니다. 특히 비교적 높은 볼륨, 전력 소비 및 소광비가 필요한 일부 시나리오에서 그렇습니다.
4. 레이저 직접 변조는 아래 그림과 같이 레이저 바이어스 전류를 직접 제어하여 광 신호를 변조할 수도 있습니다. 직접 변조를 통해 3나노초 펄스 폭을 얻을 수 있습니다. 펄스 시작 부분에 레이저 캐리어의 이완으로 인해 발생하는 스파이크가 있음을 알 수 있습니다. 약 100피코초의 펄스를 얻고 싶다면 이 스파이크를 사용할 수 있습니다. 하지만 일반적으로 이러한 스파이크는 원하지 않습니다.
요약하다
AOM은 수 와트 단위의 광 출력에 적합하며 주파수 편이 기능을 가지고 있습니다. EOM은 빠르지만 구동 복잡도가 높고 소광비가 낮습니다. SOM(SOA)은 저전력 소모, 소형화 등의 특징을 갖춘 GHz 속도와 높은 소광비를 위한 최적의 솔루션입니다. 직접 레이저 다이오드는 가장 저렴한 솔루션이지만, 스펙트럼 특성의 변화에 주의해야 합니다. 각 변조 방식은 고유한 장단점을 가지고 있으므로, 방식을 선택할 때는 애플리케이션 요구 사항을 정확히 이해하고 각 방식의 장단점을 숙지하여 가장 적합한 방식을 선택하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 분산형 광섬유 센싱에서는 기존 AOM이 주로 사용되지만, 일부 새로운 시스템 설계에서는 SOA 방식의 사용이 빠르게 증가하고 있습니다. 일부 풍력 LiDAR에서는 기존 방식이 2단계 AOM을 사용하지만, 새로운 방식은 비용 절감, 크기 감소, 소광비 개선을 위해 SOA 방식을 채택하고 있습니다. 통신 시스템에서 저속 시스템은 일반적으로 직접 변조 방식을 채택하고, 고속 시스템은 일반적으로 전기광학 변조 방식을 사용합니다.
게시 시간: 2024년 11월 26일